麻将胡牌算法(查表法 和 拆解法)

2023-05-16

/*
    1.查表法计算麻将胡牌(原理:http://hp.vector.co.jp/authors/VA046927/mjscore/mjalgorism.html)
	2.跟拆解法对比进行效率比较
*/
package main

import (
	"fmt"
	"time"
	"sort"
	"os"
	"encoding/json"
	"log"
	"runtime/debug"
	"io/ioutil"
	"io"
	"math/rand"
)

type jsonData struct {
	K int
	V int
}

var g_cards = []int {
	0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06, 0x07, 0x08, 0x09,  /* 筒 */
	0x11, 0x12, 0x13, 0x14, 0x15, 0x16, 0x17, 0x18, 0x19,  /* 条 */
	0x21, 0x22, 0x23, 0x24, 0x25, 0x26, 0x27, 0x28, 0x29,  /* 万 */
	0x31, 0x41, 0x51, 0x61, 0x71, 0x81, 0x91,  /* 东南西北中发白 */
}

func value2index(value int) int {
	if value < 0x31 {
		return ((value&0xF0)>>4)*9 + (value&0x0F) - 1
	} else {
		return 27 + ((value&0xF0)>>4) - 3
	}
}

func count(cards []int) []int {
	nums := make([]int, 34)
	for _, v := range cards {
		nums[value2index(v)]++
	}
	return nums
}

func calcKey(nums []int) int {
	p := -1
	x := 0
	b := false

	for i := 0; i < 3; i++ {
		for j := 0; j < 9; j++ {
			if (nums[i * 9 + j] == 0) {
				if (b) {
					b = false
					x |= 0x1 << uint32(p)
					p++
				}
			} else {
				p++
				b = true
				switch (nums[i * 9 + j]) {
					case 2:
						x |= 0x3 << uint32(p)
						p += 2
					case 3:
						x |= 0xF << uint32(p)
						p += 4
					case 4:
						x |= 0x3F << uint32(p)
						p += 6
				}
			}
		}
		if (b) {
			b = false
			x |= 0x1 << uint32(p)
			p++
		}
	}

	dong := value2index(0x31)
	bai := value2index(0x91)
	// 字牌
	for i := dong; i <= bai; i++ {
		if (nums[i] > 0) {
			p++
			switch (nums[i]) {
				case 2:
					x |= 0x3 << uint32(p)
					p += 2
				case 3:
					x |= 0xF << uint32(p)
					p += 4
				case 4:
					x |= 0x3F << uint32(p)
					p += 6
			}
			x |= 0x1 << uint32(p)
			p++
		}
	}
	return x
}

/* 可以是这种牌型11 111,虽然1不可能有5张,但是可以胡1的.且最多有一种牌是5张牌的组合 */
func checkIsValid(nums []int) bool {
	if (len(nums)%3 != 2) {
		return false
	}

	n := 0
	for _, v := range nums {
		if v > 5 {
			return false
		}
		if v == 5 {
			n++
		}
	}
	if n > 1 {
		return false
	}
	return true
}

func getCardsNum(nums []int) int {
	cardsNum := 0
	for _, v := range nums {
		if v > 0 {
			cardsNum += v
		}
	}
	return cardsNum
}

var printNum = 1
func encode(encodeData map[int]int, cards []int) {
	//sort.Sort(sort.IntSlice(cards))
	nums := count(cards)
	if checkIsValid(nums) {
		encodeData[calcKey(nums)] = 1
		if len(encodeData) / 100 == printNum && len(encodeData) % 100 == 0 {
			printNum++
			fmt.Println("len(map)=", len(encodeData))
		}
	}
}

func getPairs() [][]int {
	pairs := make([][]int, 0, len(g_cards))

	for _, v := range g_cards {
		pair := []int{v, v}
		pairs = append(pairs, pair)
	}

	return pairs
}

func getGroups() [][]int {
	groups := make([][]int, 0, len(g_cards)+(9-2)*3)

	// find three identical tiles
	for _, v := range g_cards {
		group := []int{v, v, v}
		groups = append(groups, group)
	}

	// find three sequence tiles
	for i := 2; i < len(g_cards); i++ {
		if g_cards[i-2]+1 == g_cards[i-1] && g_cards[i-1] == g_cards[i]-1 {
			group := []int{g_cards[i-2], g_cards[i-1], g_cards[i]}
			groups = append(groups, group)
		}
	}

	return groups
}

/* 将所有胡牌牌型编码成json数据 */
func encodeCards(pairs [][]int, groups [][]int) map[int]int {
	encodeData := make(map[int]int, 800)
	for _, p := range pairs {
		encode(encodeData, p)

		for _, a := range groups {
			var a_temp []int
			a_temp = append(a_temp, p...)
			a_temp = append(a_temp, a...)
			encode(encodeData, a_temp)

			for _, b := range groups {
				var b_temp []int
				b_temp = append(b_temp, a_temp...)
				b_temp = append(b_temp, b...)
				encode(encodeData, b_temp)

			    for _, c := range groups {
					var c_temp []int
					c_temp = append(c_temp, b_temp...)
					c_temp = append(c_temp, c...)
					encode(encodeData, c_temp)

			    	for _, d := range groups {
						var d_temp []int
						d_temp = append(d_temp, c_temp...)
						d_temp = append(d_temp, d...)
						encode(encodeData, d_temp)
					}
				}
			}
		}
	}

	fmt.Println("-----------------七对----------------")
	//七对
	l := len(pairs)
	temp := make([]int, 14)
	for i := 0; i < l; i++ {
		temp = append(temp[:0], pairs[i]...)

		for j := i; j < l; j++ {
			temp = append(temp[:2], pairs[j]...)

			for m := i+1; m < l; m++ {
				temp = append(temp[:4], pairs[m]...)

				for n := m; n < l; n++ {
					temp = append(temp[:6], pairs[n]...)

					for x := m+1; x < l; x++ {
						temp = append(temp[:8], pairs[x]...)

						for y := x; y < l; y++ {
							temp = append(temp[:10], pairs[y]...)

							for u := x+1; u < l; u++ {
								temp = append(temp[:12], pairs[u]...)
								encode(encodeData, temp)
							}
						}
					}
				}
			}
		}
	}
	return encodeData
}

func huCards2JSON() {
	begin := time.Now().UTC().UnixNano()

	pairs := getPairs()
	groups := getGroups()
	m := encodeCards(pairs, groups)

	f, err := os.Create("huCards.json")
	defer f.Close()

	if err != nil {
		log.Fatal("Create", err)
	}

	var jd jsonData
	enc := json.NewEncoder(f)
	fmt.Println("map len = ", len(m))

	for k, v := range m {
		jd.K = k
		jd.V = v

		if err := enc.Encode(jd); err != nil {
			log.Fatal("Encode", err)
		}
	}

	fmt.Printf(", 花费时间:%vs", float32(float32(time.Now().UTC().UnixNano() - begin)/1000000000))
}

/* 配置文件只有一个json数据,如:{"K":30319,"V":1}, 有多个是会出错 */
func readOneJson() {
	configPath := "huCards.json"
	data, err := ioutil.ReadFile(configPath)
	if err != nil {
		log.Printf("%v", err)
	}

	var jd jsonData
	err = json.Unmarshal(data, &jd)
	if err != nil {
		log.Printf("%v", err)
	}
	fmt.Println(jd)
}

func readAllJson() map[int]int {
	f, err := os.Open("huCards.json")
	defer f.Close()

	if err != nil {
		log.Printf("Open", err)
	}

	var jd jsonData
	dec := json.NewDecoder(f)
	m := make(map[int]int)
	for {
		if err := dec.Decode(&jd); err == io.EOF {
			break
		} else if err != nil {
			log.Printf("Decode", err)
		}
		m[int(jd.K)] = jd.V
	}
	return m
}

var totalCardNums = []int{2, 5, 8, 11, 14}
func randCards(allCards []int, n int) []int {
	if n <= 0 {
		n = totalCardNums[rand.Int31n(int32(len(totalCardNums)))]
	}
	allLen := len(allCards)
	var cards = make([]int, n)
	for i := 0; i < n; i++ {
		index := rand.Int31n(int32(allLen))
		cards[i] = allCards[index]
		allCards[allLen-1], allCards[index] = allCards[index], allCards[allLen-1]
		allLen--
	}
	return cards
}

/* 判断胡牌-拆解法(3N+2) */
func huSplitMethod(nums []int, cardsNum int) bool {
	length := len(nums)
	if cardsNum == 0 {
		return true
	}

	f := func(n int) bool {
		for i := 0; i < length; i++ {
			if nums[i] >= n {
				nums[i] -= n
				cardsNum -= n
				if huSplitMethod(nums, cardsNum) {
					return true
				} else {
					nums[i] += n
					cardsNum += n
				}
			}
		}
		return false
	}

	//对子
	if cardsNum % 3 == 2 {
		return f(2)
	}

	//三张
	if f(3) {
		return true
	}

	//顺子
	loop := [][]int{{0, 7}, {9, 16}, {18, 25}}
	for j := 0; j < len(loop); j++ {
		for i := loop[j][0]; i < loop[j][1]; i++ {
			if nums[i] > 0 && nums[i+1] > 0 && nums[i+2] > 0 {
				nums[i] -= 1
				nums[i+1] -= 1
				nums[i+2] -= 1
				cardsNum -= 3
				if huSplitMethod(nums, cardsNum) {
					return true
				} else {
					nums[i] += 1
					nums[i+1] += 1
					nums[i+2] += 1
					cardsNum += 3
				}
			}
		}
	}
	return false
}

/* 胡牌-七对判断 */
func huQiDui(nums []int) bool {
	for _, v := range nums {
		if v != 0 && v != 2 && v != 4 {
			return false
		}
	}
	return true
}

func IsHu(nums []int) bool {
	if !huQiDui(nums) {
		cardsNum := getCardsNum(nums)
		if cardsNum <= 0 || cardsNum > 14 || !checkIsValid(nums) || !huSplitMethod(nums, cardsNum) {
			return false
		}
	}
	return true
}

func test1_split(times int, allCards []int) {
	for i := 0; i < times; i++ {
		cards := randCards(allCards, 0)
		nums := count(cards)
		if IsHu(nums) {

		}
	}
}

func test1(times int, m map[int]int, allCards []int) {
	for i := 0; i < times; i++ {
		cards := randCards(allCards, 0)
		nums := count(cards)
		key := calcKey(nums)
		_, ok := m[key]
		if ok {

		}
	}
}

func test2(times int, m map[int]int, allCards []int) {
	cards := randCards(allCards, 14)
	//sort.Sort(sort.IntSlice(cards))
	nums := count(cards)
	for i := 0; i < times; i++ {
		key := calcKey(nums)
		_, ok := m[key]
		if ok {

		}
	}
}

func test3(times int, m map[int]int, allCards []int) {
	for i := 0; i < 9 ; i++ { //all yes
		cards := []int{0x01, 0x01, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06, 0x07, 0x08, 0x09, 0x09, 0x09}
		cards = append(cards, []int{i+1}...)
		sort.Sort(sort.IntSlice(cards))
		nums := count(cards)
		key := calcKey(nums)
		_, ok := m[key]
		if ok {
			fmt.Println("A can hu:", i+1)
		}
		if IsHu(nums) {
			fmt.Println("A can hu:", i+1)
		}
	}

	cardsTmp := [][]int{
		{0x21, 0x21}, //yes
		{0x21, 0x28}, //no
		{0x21, 0x21, 0x21, 0x21, 0x21}, //yes
		{0x21, 0x21, 0x21, 0x11, 0x12}, //no
		{0x91, 0x91, 0x22, 0x22, 0x22, 0x24, 0x25, 0x26, 0x26, 0x26, 0x27, 0x27, 0x28, 0x28}, //yes
		{0x11, 0x11, 0x11, 0x11, 0x22, 0x23, 0x24}, //no
		{0x21, 0x21, 0x21, 0x21, 0x22, 0X23, 0X37, 0X37}, //yes
		{0x21, 0x22, 0x23, 0x24, 0x25, 0X26, 0X33, 0X33, 0X33, 0X33}, //no
		{0x01, 0x01, 0x01, 0x02, 0x03, 0x01, 0x02, 0x03, 0x01, 0x02, 0x03, 0x02, 0x03, 0x04}, //yes
		{0x02, 0x02, 0x01, 0x02, 0x03, 0x01, 0x02, 0x03, 0x01, 0x02, 0x03, 0x02, 0x03, 0x04}, //no
		{0x11, 0x11, 0x21, 0x21, 0x22, 0X22, 0X31, 0X31, 0X61, 0X61, 0X61, 0X61, 0X07, 0X07}, //yes
		{0x11, 0x11, 0x11, 0x21, 0x21, 0X31, 0X31, 0X31, 0X31, 0X61, 0X61, 0X61, 0X61, 0X07, 0X07}, //no
		{0x11, 0x11, 0x21, 0x21, 0X31, 0X31, 0X31, 0X31, 0X61, 0X61, 0X61, 0X61, 0X07, 0X07}, //yes
		{0x11, 0x11, 0x12, 0x12, 0X31, 0X31, 0X31, 0X31, 0X61, 0X61, 0X61, 0X61, 0x61, 0X07, 0X07}, //no
		{0x11, 0x11, 0x12, 0x12, 0X31, 0X31, 0X31, 0X31, 0X61, 0X61, 0X61, 0X61, 0X07, 0X07}, //yes
		{0x11, 0x11, 0x11, 0x11, 0X31, 0X31, 0X31, 0X31, 0X61, 0X61, 0X61, 0X61, 0X07, 0X07}, //yes
		{0x11, 0x11, 0x11, 0x11, 0x12, 0x12, 0x12, 0x12, 0X13, 0X13, 0X13, 0X13, 0X14, 0X14}, //yes
	}
	for i := 0; i < len(cardsTmp) ; i++ {
		cards := cardsTmp[i]
		sort.Sort(sort.IntSlice(cards))
		nums := count(cards)
		key := calcKey(nums)
		_, ok := m[key]
		if ok {
			fmt.Println("BB can hu:", i+1, "yes")
		} else {
			fmt.Println("BB cannot hu:", i+1, "no")
		}
		if IsHu(nums) {
			fmt.Println("BB can hu:", i+1, "yes")
		} else {
			fmt.Println("BB cannot hu:", i+1, "no")
		}
	}
}

func benchmark() {
	m := readAllJson()
	fmt.Printf("len(map)=%v\n", len(m))
	var allCards []int
	for i := 0; i < 4; i++ {
		allCards = append(allCards, g_cards...)
	}

	begin := time.Now().UTC().UnixNano()
	times := 10000000
	//test1(times, m, allCards)
	test1_split(times, allCards)
	//test2(times, m, allCards)
	//test3(times, m, allCards)

	fmt.Printf("计算胡牌%v次, 花费时间:%vs\n", times, float32(float32(time.Now().UTC().UnixNano() - begin)/1000000000))
}

func main(){
	defer func(){
		if err := recover(); err != nil {
			fmt.Println(err)
			fmt.Println(string(debug.Stack()))
			time.Sleep(time.Duration(3000)*time.Second)
		}
	}()
	fmt.Println("start...")

	//huCards2JSON()
	benchmark()

	fmt.Println("end...")
	time.Sleep(time.Duration(3000)*time.Second)
}

结论: 查表法效率稍高。拆解法简单方便,不需要预先生成表,但不稳定:不同的牌型,计算胡牌时消耗时间相差可能很大。查表法需要预先生成表,计算胡牌比较稳定

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